Glossarbegriffe: Schwerkraft
Description: Die Schwerkraft ist die gegenseitige Anziehung von Objekten mit Masse. In der klassischen Mechanik übt jedes Objekt mit einer Masse immer eine Anziehungskraft auf ein anderes Objekt mit einer Masse aus. Diese Anziehungskraft ist uns als Gravitation oder Gravitationskraft bekannt. Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie beschreibt die Gravitation nicht als eine Kraft, sondern als eine Krümmung der Raumzeit. Trotzdem reicht die klassische Beschreibung der Gravitation als eine Kraft in den meisten Fällen immer noch aus. Je massereicher ein Objekt ist, desto stärker ist seine Schwerkraft/desto stärker krümmt es die Raumzeit und es zieht deshalb andere Objekte umso stärker an.
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Apparat zur Bestimmung der Gravitationskonstante
Bildunterschriften: Aus der Beobachtung der Bewegungen der Planeten um die Sonne oder des Mondes um die Erde konnte die Gravitationskonstante nicht ermittelt werden, da in diesen Fällen die Masse des Zentralkörpers zunächst nicht bekannt ist. Die Messung der Gravitationskonstante erforderte eine Situation, in der die beteiligten Massen unabhängig von der Messung ihrer Anziehungskraft bestimmt worden waren. Die hier gezeigte Vorrichtung wurde von John Michell (1724-1793) gebaut, doch Michell starb, bevor er das Experiment durchführen konnte. Henry Cavendish (1731-1810) erbte die Vorrichtung, modifizierte sie so, dass äußere Störungen unterdrückt wurden, und führte das Experiment erfolgreich durch. Cavendishs Bericht an die Royal Society trug den Titel "Experimente zur Bestimmung der Dichte der Erde", denn aus der Kenntnis der Gravitationskonstante, der Gravitationsbeschleunigung an der Erdoberfläche und des Erdradius lassen sich die Masse der Erde und ihre mittlere Dichte bestimmen. Aus heutiger Sicht wird das so genannte "Cavendish-Experiment" als eine Möglichkeit zur Bestimmung der Newtonschen Gravitationskonstante G angesehen.
Das Bild zeigt einen Querschnitt der Apparatur, die Cavendish zusätzlich von Umwelteinflüssen isoliert hatte, indem er sie in einen separaten Raum und in eine Holzkiste stellte. Die Vorrichtungen, die es Cavendish ermöglichten, das Experiment von außen zu beleuchten, zu beobachten und zu manipulieren, sind ebenfalls abgebildet. Das Herzstück des Experiments ist eine Torsionswaage mit zwei kleinen Bleikugeln. Die Rückstellkraft des Torsionspendels wird aus seiner Eigenschwingungsfrequenz in Abwesenheit der großen Massen abgeleitet. Die Anziehungskraft der kleinen Bleikugeln auf ihre größeren Gegenstücke kann dann bestimmt werden, indem man misst, wie weit sie die Massen des Torsionspendels von ihrer Nullposition abweichen lässt.
Bei dem Bild handelt es sich um eine leicht veränderte (beschnittene, Kontrast und Helligkeit angepasste) Version von Abb. 1 in Cavendishs Artikel in den Philosophical Transactions of the Royal Society, Band 88 (Dezember 1798), S. 469-526 [DOI: 10.1098/rstl.1798.0022]. Wir danken der Royal Society für die Erlaubnis, dieses Bild unter einer CC BY-Lizenz zu veröffentlichen.
Bildnachweis: Henry Cavendish in Philosophical Transactions of the Royal Society, DOI: 10.1098/rstl.1798.0022
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